Подпишись на нас в соц. сетях!


Они существуют! Бактерии каннибалы: что он них стоит знать



О том, почему некоторые микроорганизмы вдруг начинают атаковать собратьев своего же вида и можно ли использовать это явление для борьбы с инфекционными заболеваниями, ученые рассказали в статье в журнале Antibiotics. А сотрудники Сеченовского университета совместно с коллегами из других институтов обобщили результаты исследований, посвященных явлению, которое можно обозначить как «каннибализм у бактерий».

Бактерии

Почему клоны убивают друг друга?

Убийство некоторыми бактериями при определенных условиях своих изогенных (генетически идентичных) сородичей получило название аллолизиса. Исследования его ведутся уже почти два десятилетия, однако ученые еще не до конца понимают как биологическую роль, так и механизмы этого процесса. Есть множество вопросов, на которые хотелось бы получить более четкий ответ: почему бактерии-клоны вдруг начинают убивать друг друга, как при этом выживают сами «убийцы» (ведь токсины, которые они продуцируют, смертельны и для них самих), создаются ли эти токсины специально для уничтожения сородичей бактерии или же они участвуют и в других процессах внутри клетки? Ответы на эти вопросы, возможно, позволят найти новые способы воздействия на жизненно важные процессы внутри микробных сообществ, что особенно ценно сейчас, когда антибиотики становятся все менее эффективными. «Понимание принципов управления плотностью популяций бактериальных клеток интересно не только с фундаментальной точки зрения. Мы очень надеемся, что такие знания помогут при создании принципиально новых противобактериальных препаратов», – прокомментировал один из авторов статьи, директор Института молекулярной медицины Сеченовского университета Андрей Замятнин.

ДНК в роли запчасти

Существует несколько предположений о том, почему в некоторых условиях часть изогенной популяции примеряет на себя роль «киллеров», в то время как остальные, вольно или невольно, становятся жертвами своих собратьев. Самая очевидная, но, вероятно, не единственно правильная версия: с помощью аллолизиса бактериальная популяция сокращает свою численность в условиях недостатка ресурсов, позволяя выжить небольшому количеству клеток и сохранить вид. Другое возможное объяснение, к которому склоняется большинство исследователей, – микроорганизмам нужна не смерть сородичей как таковая, а фрагменты их ДНК, которые оказываются в окружающей среде после гибели бактерий. Встраивая эти фрагменты в свой геном, клетка может «починить» поврежденные или мутировавшие участки, а также приобрести полезные мутации, например, такие, которые могут дать устойчивость к антибактериальным препаратам.

Бактерии

Каннибализм против перенаселения

Исследователи, изучавшие аллолизис у пневмококков (Streptococcus pneumoniae), предположили также, что этим бактериям в ходе адаптации в организме хозяина может быть выгодна гибель части популяции, поскольку при этом происходит мгновенное высвобождение запасенных в клетке химических соединений, облегчающих бактерии адаптацию в организме хозяина, например, пневмококкового пневмолизина. Другим микроорганизмам, таким как сенная палочка (Bacillus subtilis), каннибализм помогает отсрочить начало процесса спорообразования при недостатке ресурсов. Помещая свою ДНК в устойчивые к внешним условиям споры, бактерии могут сохранять свой вид многие годы, однако сам процесс спорообразования у сенной палочки крайне невыгоден и энергозатратен. Используя продукты распада клеток сородичей – добровольных «жертв» – в качестве пищи, оставшаяся часть популяции может какое-то время продолжать существование. Сообществам Paenibacillus dendritiformis аллолизис, вероятно, позволяет снизить плотность популяции и избежать «перенаселения». Также доказано, что каннибализм играет не последнюю роль в формировании микробных биопленок, поскольку попадающие во внеклеточную среду фрагменты ДНК погибших клеток представляют собой важный компонент биопленочного матрикса.

Обнаружение и исследование явлений, подобных аллолизису у бактерий, требует пересмотра устоявшихся взглядов и парадигм в микробиологии. Так, гибель части популяции ради выгоды (выживания) другой части позволяет рассматривать микробные сообщества как некий аналог многоклеточного организма, с четкой дифференциацией клеток на специализированные субпопуляции, имеющие разные «обязанности»: кто-то в стрессовых условиях оказывается «жертвой» и погибает, а кто-то становится «хищником» и выживает, сохраняя вид. Такое понимание бактериальных сообществ может помочь созданию принципиально новых антибактериальных препаратов, которые были бы нацелены не на уничтожение отдельных бактериальных клеток (они быстро адаптируются к любым воздействиям), а на сложную систему взаимоотношений внутри сообщества.

О том, как работает косметика с бактериями, мы писали тут


Наши рассылки
 

Актуальные статьи

Утром кекс, вечером секс: почему интимная близость должна быть регулярной
Существует множество организмов, которым для размножения не нужна другая особь. Но людям необходима близость друг с другом, и дело не только в продолжении рода.
вчера
Маленькие, да удаленькие: варианты дизайна на короткие ногти
Тренд на естественность продолжает активно распространяться в бьюти-индустрии, а вместе с ним короткая длина ногтей постепенно вытесняет длинную. Если вы тоже решили отказаться от длины, рассказываем, какие варианты дизайна для коротких ногтей попробовать.
вчера
С шарфом «твилли»: как выглядит самая актуальная прическа этого лета
Лето в России — период не всегда предсказуемой погоды, поэтому нужно быть готовой ко всему. На случай, если жаркие дни до нас все-таки доберутся, рассказываем о самой трендовой прическе с собранными волосами, которая поможет избежать дискомфорта в дни с высокими температурами.
вчера
Импланты или коронки: что выбрать, чтобы потом не пожалеть
Всегда ли нужно оставлять зуб только потому, что он «родной»? Или бывает, что имплант становится лучшим решением для всего зубного ряда? О том, в каком случае нужен имплант, а в каком — коронка, рассказывает эксперт.
вчера
Стрижка-альпака: тренд из мужской моды
Следом за бобом и пикси список самых трендовых коротких стрижек этого года пополнила стрижка-альпака. Решили узнать, как выглядит эта прическа, откуда она взялась и кому подойдет.
вчера
Показать еще